source: palm/trunk/SOURCE/mod_particle_attributes.f90 @ 2265

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1!> @file mod_particle_attributes.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
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5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
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10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
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15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2017 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! ------------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: mod_particle_attributes.f90 2265 2017-06-08 16:58:28Z schwenkel $
27! Unused variables removed.
28!
29! 2263 2017-06-08 14:59:01Z schwenkel
30! Implemented splitting and merging algorithm
31!
32! 2183 2017-03-17 14:29:15Z schwenkel
33!
34! 2182 2017-03-17 14:27:40Z schwenkel
35! Added parameters for simplified particle initialization.
36!
37! 2122 2017-01-18 12:22:54Z hoffmann
38! Calculation of particle ID
39! Particle attribute dvrp_psize renamed to user: this attribute can be used by
40! by the user to store any variable
41!
42! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
43! Forced header and separation lines into 80 columns
44!
45! 1936 2016-06-13 13:37:44Z suehring
46! +deallocate_memory, step_dealloc
47!
48! 1929 2016-06-09 16:25:25Z suehring
49! -sgs_wfu_par, sgs_wfv_par, sgs_wfw_par
50! + sgs_wf_par
51!
52! 1871 2016-04-15 11:46:09Z hoffmann
53! Initialization of aerosols added.
54!
55! 1849 2016-04-08 11:33:18Z hoffmann
56! bfactor, mass_of_solute, molecular_weight_of_solute, molecular_weight_of_water,
57! vanthoff added from modules
58!
59! 1831 2016-04-07 13:15:51Z hoffmann
60! palm_kernel removed, curvature_solution_effects added
61!
62! 1822 2016-04-07 07:49:42Z hoffmann
63! +collision_algorithm, all_or_nothing, average_impact
64! Tails removed.
65!
66! 1727 2015-11-20 07:22:02Z knoop
67! Bugfix: Cause of syntax warning gfortran preprocessor removed
68!
69! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
70! Code annotations made doxygen readable
71!
72! 1575 2015-03-27 09:56:27Z raasch
73! +seed_follows_topography
74!
75! 1359 2014-04-11 17:15:14Z hoffmann
76! new module containing all particle related variables
77! -dt_sort_particles
78!
79! Description:
80! ------------
81!> Definition of variables used to compute particle transport
82!------------------------------------------------------------------------------!
83MODULE particle_attributes
84 
85
86    USE kinds
87
88    CHARACTER(LEN=15) ::  bc_par_lr = 'cyclic'                    !< left/right boundary condition
89    CHARACTER(LEN=15) ::  bc_par_ns = 'cyclic'                    !< north/south boundary condition
90    CHARACTER(LEN=15) ::  bc_par_b  = 'reflect'                   !< bottom boundary condition
91    CHARACTER(LEN=15) ::  bc_par_t  = 'absorb'                    !< top boundary condition
92    CHARACTER(LEN=15) ::  collision_algorithm = 'all_or_nothing'  !< collision algorithm
93    CHARACTER(LEN=15) ::  collision_kernel = 'none'               !< collision kernel
94    CHARACTER(LEN=5) ::  splitting_function = 'gamma'             !< function for calculation critical weighting factor
95    CHARACTER(LEN=5) ::  splitting_mode = 'const'                 !< splitting mode
96
97
98    INTEGER(iwp) ::  deleted_particles = 0                        !< number of deleted particles per time step
99    INTEGER(iwp) ::  dissipation_classes = 10                     !< namelist parameter (see documentation)
100    INTEGER(iwp) ::  ibc_par_b                                    !< particle bottom boundary condition dummy
101    INTEGER(iwp) ::  ibc_par_lr                                   !< particle left/right boundary condition dummy
102    INTEGER(iwp) ::  ibc_par_ns                                   !< particle north/south boundary condition dummy
103    INTEGER(iwp) ::  ibc_par_t                                    !< particle top boundary condition dummy
104    INTEGER(iwp) ::  iran_part = -1234567                         !< number for random generator
105    INTEGER(iwp) ::  isf                                          !< dummy for splitting function
106    INTEGER(iwp) ::  i_splitting_mode                             !< dummy for splitting mode
107    INTEGER(iwp) ::  max_number_particles_per_gridbox = 30        !< namelist parameter (see documentation)
108    INTEGER(iwp) ::  merge_drp = 0                                !< number of merged droplets
109    INTEGER(iwp) ::  min_nr_particle = 50                         !< namelist parameter (see documentation)         
110    INTEGER(iwp) ::  mpi_particle_type                            !< parameter for particle PE particle exchange
111    INTEGER(iwp) ::  new_particles = 0                            !< number of new particles
112    INTEGER(iwp) ::  n_max = 100                                  !< number of radii bin for splitting functions     
113    INTEGER(iwp) ::  number_of_particles = 0                      !< number of particles for each grid box (3d array is saved on prt_count)           
114    INTEGER(iwp) ::  number_of_particle_groups = 1                !< namelist parameter (see documentation)           
115    INTEGER(iwp) ::  number_of_sublayers = 20                     !< number of sublayers for particle velocities betwenn surface and first grid level         
116    INTEGER(iwp) ::  number_particles_per_gridbox = -1            !< namelist parameter (see documentation)         
117    INTEGER(iwp) ::  offset_ocean_nzt = 0                         !< in case of oceans runs, the vertical index calculations need an offset         
118    INTEGER(iwp) ::  offset_ocean_nzt_m1 = 0                      !< in case of oceans runs, the vertical index calculations need an offset
119    INTEGER(iwp) ::  particles_per_point = 1                      !< namelist parameter (see documentation)
120    INTEGER(iwp) ::  radius_classes = 20                          !< namelist parameter (see documentation)
121    INTEGER(iwp) ::  sort_count = 0                               !< counter for sorting particles
122    INTEGER(iwp) ::  splitting_factor = 2                         !< namelist parameter (see documentation)
123    INTEGER(iwp) ::  splitting_factor_max = 5                     !< namelist parameter (see documentation)
124    INTEGER(iwp) ::  step_dealloc = 100                           !< namelist parameter (see documentation)
125    INTEGER(iwp) ::  sum_merge_drp = 0                            !< sum of merged super droplets
126    INTEGER(iwp) ::  sum_new_particles = 0                        !< sum of created particles (in splitting algorithm)
127    INTEGER(iwp) ::  total_number_of_particles                    !< total number of particles in the whole model domain           
128    INTEGER(iwp) ::  trlp_count_sum                               !< parameter for particle exchange of PEs
129    INTEGER(iwp) ::  trlp_count_recv_sum                          !< parameter for particle exchange of PEs
130    INTEGER(iwp) ::  trrp_count_sum                               !< parameter for particle exchange of PEs
131    INTEGER(iwp) ::  trrp_count_recv_sum                          !< parameter for particle exchange of PEs
132    INTEGER(iwp) ::  trsp_count_sum                               !< parameter for particle exchange of PEs
133    INTEGER(iwp) ::  trsp_count_recv_sum                          !< parameter for particle exchange of PEs
134    INTEGER(iwp) ::  trnp_count_sum                               !< parameter for particle exchange of PEs
135    INTEGER(iwp) ::  trnp_count_recv_sum                          !< parameter for particle exchange of PEs
136
137    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  max_number_of_particle_groups = 10 !< maximum allowed number of particle groups
138
139    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  prt_count  !< 3d array of number of particles of every grid box
140
141    LOGICAL ::  all_or_nothing = .FALSE.                  !< flag for collision algorithm
142    LOGICAL ::  average_impact = .FALSE.                  !< flag for collision algortihm
143    LOGICAL ::  curvature_solution_effects = .FALSE.      !< namelist parameter (see documentation)                     
144    LOGICAL ::  deallocate_memory = .TRUE.                !< namelist parameter (see documentation)                 
145    LOGICAL ::  hall_kernel = .FALSE.                     !< flag for collision kernel
146    LOGICAL ::  init_aerosol_probabilistic = .FALSE.      !< namelist parameter (see documentation)
147    LOGICAL ::  merging = .FALSE.                         !< namelist parameter (see documentation)
148    LOGICAL ::  monodisperse_aerosols = .FALSE.           !< namelist parameter (see documentation)
149    LOGICAL ::  particle_advection = .FALSE.              !< parameter to steer the advection of particles
150    LOGICAL ::  random_start_position = .FALSE.           !< namelist parameter (see documentation)                   
151    LOGICAL ::  read_particles_from_restartfile = .TRUE.  !< namelist parameter (see documentation)                   
152    LOGICAL ::  seed_follows_topography = .FALSE.         !< namelist parameter (see documentation)
153    LOGICAL ::  splitting = .FALSE.                       !< namelist parameter (see documentation)
154    LOGICAL ::  use_kernel_tables = .FALSE.               !< parameter, which turns on the use of precalculated collision kernels
155    LOGICAL ::  use_sgs_for_particles = .FALSE.           !< namelist parameter (see documentation)
156    LOGICAL ::  wang_kernel = .FALSE.                     !< flag for collision kernel
157    LOGICAL ::  write_particle_statistics = .FALSE.       !< namelist parameter (see documentation)
158               
159    LOGICAL, DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::                       &
160                vertical_particle_advection = .TRUE.              !< Switch on/off vertical particle transport
161
162    REAL(wp) ::  alloc_factor = 20.0_wp                    !< namelist parameter (see documentation)
163    REAL(wp) ::  c_0 = 3.0_wp                              !< parameter for lagrangian timescale
164    REAL(wp) ::  dt_min_part = 0.0002_wp                   !< minimum particle time step when SGS velocities are used (s)
165    REAL(wp) ::  dt_prel = 9999999.9_wp                    !< namelist parameter (see documentation)
166    REAL(wp) ::  dt_write_particle_data = 9999999.9_wp     !< namelist parameter (see documentation)           
167    REAL(wp) ::  end_time_prel = 9999999.9_wp              !< namelist parameter (see documentation)         
168    REAL(wp) ::  initial_weighting_factor = 1.0_wp         !< namelist parameter (see documentation)
169    REAL(wp) ::  molecular_weight_of_solute = 0.05844_wp   !< mol. m. NaCl (kg mol-1)
170    REAL(wp) ::  molecular_weight_of_water = 0.01801528_wp !< mol. m. H2O (kg mol-1)
171    REAL(wp) ::  n1 = 100.0_wp                             !< namelist parameter (see documentation)
172    REAL(wp) ::  n2 = 0.0_wp                               !< namelist parameter (see documentation)
173    REAL(wp) ::  n3 = 0.0_wp                               !< namelist parameter (see documentation)
174    REAL(wp) ::  number_concentration = -1.0_wp            !< namelist parameter (see documentation)
175    REAL(wp) ::  particle_advection_start = 0.0_wp         !< namelist parameter (see documentation)
176    REAL(wp) ::  radius_merge = 1.0E-7_wp                  !< namelist parameter (see documentation)
177    REAL(wp) ::  radius_split = 40.0E-6_wp                 !< namelist parameter (see documentation)
178    REAL(wp) ::  rho_s = 2165.0_wp                         !< density of NaCl (kg m-3)
179    REAL(wp) ::  rm1 = 0.05E-6_wp                          !< namelist parameter (see documentation)
180    REAL(wp) ::  rm2 = 0.05E-6_wp                          !< namelist parameter (see documentation)
181    REAL(wp) ::  rm3 = 0.05E-6_wp                          !< namelist parameter (see documentation)
182    REAL(wp) ::  s1 = 2.0_wp                               !< namelist parameter (see documentation)
183    REAL(wp) ::  s2 = 2.0_wp                               !< namelist parameter (see documentation)
184    REAL(wp) ::  s3 = 2.0_wp                               !< namelist parameter (see documentation)
185    REAL(wp) ::  sgs_wf_part                               !< parameter for sgs
186    REAL(wp) ::  time_prel = 0.0_wp                        !< time for particle release
187    REAL(wp) ::  time_write_particle_data = 0.0_wp         !< write particle data at current time on file
188    REAL(wp) ::  vanthoff = 2.0_wp                         !< van't Hoff factor for NaCl
189    REAL(wp) ::  weight_factor_merge = -1.0_wp             !< namelist parameter (see documentation)
190    REAL(wp) ::  weight_factor_split = -1.0_wp             !< namelist parameter (see documentation)
191    REAL(wp) ::  z0_av_global                              !< horizontal mean value of z0
192
193    REAL(wp), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  density_ratio = 9999999.9_wp  !< namelist parameter (see documentation)
194    REAL(wp), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  pdx = 9999999.9_wp            !< namelist parameter (see documentation)
195    REAL(wp), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  pdy = 9999999.9_wp            !< namelist parameter (see documentation)
196    REAL(wp), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  pdz = 9999999.9_wp            !< namelist parameter (see documentation)
197    REAL(wp), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  psb = 9999999.9_wp            !< namelist parameter (see documentation)
198    REAL(wp), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  psl = 9999999.9_wp            !< namelist parameter (see documentation)
199    REAL(wp), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  psn = 9999999.9_wp            !< namelist parameter (see documentation)
200    REAL(wp), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  psr = 9999999.9_wp            !< namelist parameter (see documentation)
201    REAL(wp), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  pss = 9999999.9_wp            !< namelist parameter (see documentation)
202    REAL(wp), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  pst = 9999999.9_wp            !< namelist parameter (see documentation).
203    REAL(wp), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::  radius = 9999999.9_wp         !< namelist parameter (see documentation)
204
205    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE     ::  log_z_z0   !< Precalculate LOG(z/z0)
206
207   
208    TYPE particle_type
209        SEQUENCE
210        REAL(wp)     ::  radius        !< radius of particle
211        REAL(wp)     ::  age           !< age of particle
212        REAL(wp)     ::  age_m         !< 
213        REAL(wp)     ::  dt_sum        !<
214        REAL(wp)     ::  user          !< varible for user
215        REAL(wp)     ::  e_m           !< interpolated sgs tke     
216        REAL(wp)     ::  origin_x      !< origin x-position of particle (changed cyclic bc)
217        REAL(wp)     ::  origin_y      !< origin y-position of particle (changed cyclic bc)
218        REAL(wp)     ::  origin_z      !< origin z-position of particle (changed cyclic bc)
219        REAL(wp)     ::  rvar1         !<
220        REAL(wp)     ::  rvar2         !<
221        REAL(wp)     ::  rvar3         !<
222        REAL(wp)     ::  speed_x       !< speed of particle in x
223        REAL(wp)     ::  speed_y       !< speed of particle in y
224        REAL(wp)     ::  speed_z       !< speed of particle in z
225        REAL(wp)     ::  weight_factor !< weighting factor 
226        REAL(wp)     ::  x             !< x-position
227        REAL(wp)     ::  y             !< y-position
228        REAL(wp)     ::  z             !< z-position
229        INTEGER(iwp) ::  class         !< radius class needed for collision
230        INTEGER(iwp) ::  group         !< number of particle group
231        INTEGER(iwp) ::  id1           !< first part of particle id
232        INTEGER(iwp) ::  id2           !< second part of particle id
233        LOGICAL      ::  particle_mask !< if this parameter is set to false the particle will be deleted
234        INTEGER(iwp) ::  block_nr      !< number for sorting (removable?)
235    END TYPE particle_type
236
237    TYPE(particle_type), DIMENSION(:), POINTER ::  particles       !< Particle array for this grid cell
238    TYPE(particle_type)                        ::  zero_particle   !< zero particle to avoid weird thinge
239
240    TYPE particle_groups_type
241        SEQUENCE
242        REAL(wp) ::  density_ratio  !< density ratio of the fluid and the particles
243        REAL(wp) ::  radius         !< radius of particle
244        REAL(wp) ::  exp_arg        !< exponential term of particle inertia
245        REAL(wp) ::  exp_term       !< exponential term of particle inertia
246    END TYPE particle_groups_type
247
248    TYPE(particle_groups_type), DIMENSION(max_number_of_particle_groups) ::    &
249       particle_groups
250
251    TYPE  grid_particle_def
252        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:7)               ::  start_index        !< start particle index for current block
253        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:7)               ::  end_index          !< end particle index for current block
254        INTEGER(iwp)                               ::  id_counter         !< particle id counter (removeable?)
255        LOGICAL                                    ::  time_loop_done     !< timestep loop for particle advection
256        TYPE(particle_type), POINTER, DIMENSION(:) ::  particles          !< Particle array for this grid cell
257    END TYPE grid_particle_def
258
259    TYPE(grid_particle_def), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET ::  grid_particles
260
261    TYPE block_offset_def          !<
262        INTEGER(iwp) ::  i_off     !<
263        INTEGER(iwp) ::  j_off     !<
264        INTEGER(iwp) ::  k_off     !<
265    END TYPE block_offset_def
266
267    TYPE(block_offset_def), DIMENSION(0:7)         ::  block_offset
268
269    SAVE
270
271
272END MODULE particle_attributes
273
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.